摘要：耐久性是混凝土結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)之一，混凝土的耐久性是使用期內(nèi)結(jié)構(gòu)保證正常功能的能力，關(guān)系著結(jié)構(gòu)物的使用壽命。文章分析了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題，探討了造成耐久性失效的原因，并針對耐久性問題提出了相關(guān)的防腐建議。

　　關(guān)鍵詞：混凝土；耐久性；防腐措施；集料反應(yīng)；化學(xué)侵蝕

　　我國混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題不容忽視。我國人口眾多，過去為及時解決居住需要和促進工業(yè)生產(chǎn)，建造過不少質(zhì)量不高的民用房屋和工業(yè)廠房。結(jié)構(gòu)設(shè)計雖然采用可靠度理論計算，實質(zhì)上僅能滿足安全可靠指標(biāo)的要求，而對耐久性要求考慮不足，且由于忽視維修保養(yǎng)，現(xiàn)有建筑物老化現(xiàn)象相當(dāng)嚴重。截至20世紀末，有近23.41億平方米的建筑物進入老齡期，處于提前退役的局面。20世紀50年代不少在混凝土中采用摻入抓化鈣快速施工的建筑，損壞更為嚴重。近幾年房屋開發(fā)中反映出的質(zhì)量問題也很突出，不少新建好的商品房，未使用幾年就需要修復(fù)，造成極大浪費。

　　我國是一個發(fā)展中的大國，正在從事著為世界所矚目的大規(guī)�；�本建設(shè)，而我國財力有限，能源短缺，資源并不豐富，因此科學(xué)合理的設(shè)計，優(yōu)質(zhì)的施工質(zhì)量來提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性及防腐性，延長結(jié)構(gòu)使用壽命是擺在我們面前的一個很重要的課題和任務(wù)。

　　一、混凝土工程中的耐久性問題

　　強度和耐久性是混凝土結(jié)構(gòu)的兩個重要指標(biāo)，因以往工程中習(xí)慣上只重視混凝土的強度，或片面追求高強度而忽視混凝土的耐久性�；炷�土的耐久性是使用期內(nèi)結(jié)構(gòu)保證正常功能的能力，關(guān)系到結(jié)構(gòu)物的使用壽命，隨著結(jié)構(gòu)物老化和環(huán)境污染的加重，混凝土耐久性問題已引起了各主管部門和廣大設(shè)計、施工部門的重視。

　　二、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題的分析

　　混凝土耐久性問題，是指結(jié)構(gòu)在所使用的環(huán)境下，由于內(nèi)部原因或外部原因引起結(jié)構(gòu)的長期演變，最終使混凝土喪失使用能力，即所謂的耐久性失效，耐久性失效的原因很多，有抗凍失效，堿-集料反應(yīng)失效，化學(xué)腐蝕失效，鋼筋銹蝕造成結(jié)構(gòu)破壞等。下面作具體分析：

　�。ㄒ唬┗炷�土的凍融破壞

　　結(jié)構(gòu)處于冰點以下環(huán)境時，部分混凝土內(nèi)孔隙中的水將結(jié)冰，產(chǎn)生體積膨脹，過冷的水發(fā)生遷移，形成各種壓力，當(dāng)壓力達到一定程度時，導(dǎo)致混凝土的破壞�；炷�土發(fā)生凍融破壞的最顯著的特征是表面剝落，嚴重時可以露出石子�；炷�土的抗凍性能與混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)和氣泡含量多少密切相關(guān)。孔越少越小，破壞作用越小，封閉氣泡越多，抗凍性越好。影響混凝土抗凍性的因素，除了孔結(jié)構(gòu)和含氣量外，還包括：混凝土的飽和度，水灰比，混凝土的齡期，集料的孔隙率及其間的含水率等。

　�。ǘ�）混凝土的堿-集料反應(yīng)

　　混凝土的堿-集料反應(yīng)，是指混凝土中的堿與集料中活性組分發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，引起混凝土的膨脹，開裂，甚至破壞。因反應(yīng)的因素在混凝土內(nèi)部，其危害作用往往是不能根冶的，是混凝土工程中的一大隱患。許多國家因堿-集料反應(yīng)不得不拆除大壩，橋梁，海堤和學(xué)校，造成巨大損失，國內(nèi)工程中也有堿-集料反應(yīng)損害的類似報道，一些立交橋、鐵道軌枕等發(fā)生不同程度的膨脹破壞�；炷�土堿-集料反應(yīng)需具備三個條件，即有相當(dāng)數(shù)量的堿、相應(yīng)的活性集料及水分。反應(yīng)通常有三種類型：堿-硅酸反應(yīng)，堿-碳酸鹽反應(yīng)，慢膨脹型堿-硅酸鹽反應(yīng)，避免堿-集料反應(yīng)的方法可采用：盡量避免采用活性集料；限制混凝土的堿含量；摻用混合材。

　�。ㄈ�）化學(xué)侵蝕

　　當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)處在有侵蝕性介質(zhì)作用的環(huán)境時，會引起水泥石發(fā)生一系列化學(xué)、物理與物化變化，而逐步受到侵蝕，嚴重的使水泥石強度降低，以至破壞。常見的化學(xué)侵蝕可分為淡水腐蝕，一般酸性水腐蝕，碳酸腐蝕，硫酸鹽腐蝕，鎂鹽腐蝕五類。淡水的沖刷，會溶解水泥石中的組分，使水泥石孔隙增加，密實度降低，從而進一步造成對水泥石的破壞；研究表明，當(dāng)水泥石中的氧化鈣溶出5%時，強度下降7%，當(dāng)溶出24%時，強度下降29%，因此，淡水沖刷會對水工建筑有一定影響；而當(dāng)水中溶有一些酸類時，水泥石就受到溶淅和化學(xué)溶解雙重作用，腐蝕明顯加速，這類侵蝕常發(fā)生在化工廠；碳酸對混凝土的影響主要為：在溶淅水泥石的同時，破壞混凝土內(nèi)的堿環(huán)境，降低水泥水化產(chǎn)物的穩(wěn)定性，影響水泥石的致密度，造成對混凝土的侵蝕；硫酸鹽的腐蝕則表現(xiàn)為SO42-離子深入混凝土內(nèi)與水泥組分反應(yīng)，生成物體積膨脹開裂造成損壞；海水中由于存在多種離子，侵蝕形式較為復(fù)雜，但主要是由于鎂鹽使硬化水泥石的結(jié)構(gòu)組分分解，同時硫酸鹽作用會造成對水泥石的損壞，而氧化鎂沉淀會堵塞混凝土孔隙，會使海水侵蝕有所緩和。

　�。ㄋ模╀摻畹匿P蝕

　　鋼筋的銹蝕，其一表現(xiàn)為鋼筋在外部介質(zhì)作用下發(fā)生電化反應(yīng)，逐步生成氫氧化鐵等鐵銹，其體積比原金屬增大2～4倍，造成混凝土順筋裂縫，從而成為腐蝕介質(zhì)滲入鋼筋的通道，加快結(jié)構(gòu)的損壞。氫氧化鐵在強堿溶液中會形成穩(wěn)定的保護層，阻止鋼筋的銹蝕，但堿環(huán)境被破壞或減弱，則會造成鋼筋的銹蝕，如混凝土的碳化或中性化。造成混凝土碳化和中性化的原因，主要是混凝土的密實度即抗?jié)B性不足，酸性氣體（如CO2，SO2，H2S，HCL，NO2）滲入混凝土內(nèi)與氫氧化鈣作用；其二，氯離子對鋼筋表面鈍化膜有特殊的破壞作用，當(dāng)混凝土中氯含量超過標(biāo)準(zhǔn)時，鋼筋會銹蝕，而水和氧的存在是鋼筋被腐蝕的必要條件，因此，若混凝土開裂，造成水和氧的通道，則鋼筋銹蝕加速，促成混凝土裂縫進一步開展，混凝土保護層剝落，最終使構(gòu)件失去承載力。

　　三、提高混凝土耐久性及防腐措施

　�。ㄒ唬┰�材料的選擇

　　1．水泥水泥類材料的強度和工程性能，是通過水泥砂漿的凝結(jié)，硬化形成的，水泥石一旦受損，混凝土的耐久性就被破壞，因此水泥的選擇需注意水泥品種的具體性能，選擇堿含量小，水化熱低，干縮性小，耐熱性，抗水性，抗腐蝕性，抗凍性能好的水泥，并結(jié)合具體情況進行選擇。水泥強度并非是決定混凝土強度和性能的唯一標(biāo)準(zhǔn)，如用較低標(biāo)號水泥同樣可以配制高標(biāo)號混凝土。因此，工程中選擇水泥強度的同時，需考慮其工程性能，有時其工程性能比強度更重要。

　　2．集料與摻合料集料的選擇應(yīng)考慮其堿活性，防止堿集料反應(yīng)造成的危害，集料的耐蝕性和吸水性，同時選擇合理的級配，改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土密實度；大量研究表明了摻粉煤灰，礦渣，硅粉等混合材能有效改善混凝土的性能，改善混凝土內(nèi)孔結(jié)構(gòu)，填充內(nèi)部空隙，提高密實度，高摻量混凝土還能抑制堿集料反應(yīng)，因而摻混合材混凝土，是提高混凝土耐久性的有效措施，即近年來發(fā)展的高性能混凝土。

　　（二）混凝土的設(shè)計應(yīng)考慮耐久的要求

　　混凝土配比的設(shè)計配合比設(shè)計在滿足混凝土強度，工作性的同時應(yīng)考慮盡量減少水泥用量和用水量，降低水化熱，減少收縮裂縫，提高密實度，采用合理的減水劑和引氣劑，改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，摻入足量的混合料，提高混凝土耐久性能。結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)按其使用環(huán)境設(shè)計相應(yīng)的混凝土保護層厚度，預(yù)防外界介質(zhì)滲入內(nèi)部腐蝕鋼筋。結(jié)構(gòu)的節(jié)點構(gòu)造設(shè)計也應(yīng)考慮構(gòu)件受局部損壞后的整體耐久能力。結(jié)構(gòu)設(shè)計尚應(yīng)控制混凝土的裂縫的開裂寬度。

　　（三）混凝土工程施工應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)耐久性

　　混凝土的拌制盡量采用二次攪拌法，裹砂法裹砂石法等工藝，提高混凝土拌合料的和易性，保水性，提高混凝土強度，減少用水量；大體積混凝土的澆筑振搗應(yīng)控制混凝土的溫度裂縫，收縮裂縫，施工裂縫，建立混凝土的澆筑振搗制度，提高混凝土密實度和抗?jié)B性，重視混凝土振搗后的表面工序，并加強養(yǎng)護，以減少混凝土裂縫�；炷�土的施工過程對控制構(gòu)件外觀裂縫，施工裂縫至關(guān)重要，應(yīng)加強施工質(zhì)量管理，特殊季節(jié)施工的混凝土結(jié)構(gòu)，尚應(yīng)采取特殊措施。

　�。ㄋ模�摻入高效減水劑

　　在保證混凝土拌和物所需流動性的同時，盡可能降低用水量，減少水灰比，使混凝土的總孔隙，特別是毛細管孔隙率大幅度降低。水泥在加水?dāng)嚢韬�，會產(chǎn)生一種絮凝狀結(jié)構(gòu)。在這些絮凝狀結(jié)構(gòu)中，包裹著許多拌和水，從而降低了新拌混凝土的工作性。施工中為了保持混凝土拌和物所需的工作性，就必須在拌和時相應(yīng)地增加用水量，這樣就會促使水泥石結(jié)構(gòu)中形成過多的孔隙。當(dāng)加入減水劑的定向排列，使水泥質(zhì)點表面均帶有相同電荷，在電性斥力的作用下，不但使水泥體系處于相對穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)，還在水泥顆粒表面形成一層溶劑化水膜，同時使水泥絮凝體內(nèi)的游離水釋放出來，因而達到減水的目的。許多研究表明，當(dāng)水灰比降低到0.38以下時，消除毛細管孔隙的目標(biāo)便可以實現(xiàn)，而摻入高效減水劑，完全可以將水灰比降低到0.38以下。

　�。ㄎ澹�摻入高效活性礦物摻料

　　普通水泥混凝土的水泥石中水化物穩(wěn)定性的不足，是混凝土不能超耐久的另一主要因素。在普通混凝土中摻入活性礦物的目的，在于改善混凝土中水泥石的膠凝物質(zhì)的組成�；钚缘V物摻料中含有大量活性Si02及活性Al203，它們能和水泥水化過程中產(chǎn)生的游離石灰及高鹼性水化矽酸鈣產(chǎn)生二次反映，生成強度更高、穩(wěn)定性更優(yōu)的低鹼性水化矽酸鈣，從而達到改善水化膠凝物質(zhì)的組成，消除游離石灰的目的，使水泥石結(jié)構(gòu)更為致密，并阻斷可能形成的滲透路。此外，還能改善集料與水泥石的界面結(jié)構(gòu)和界面區(qū)性能。這些重要的作用，對增進混凝土的耐久性及強度都有本質(zhì)性的貢獻。

　�。�六）外表涂裝

　　暴露在空氣中的混凝土結(jié)構(gòu)以及沿海地區(qū)的橋梁工程，受到空氣中的鹽分等其它元素的侵蝕，縮短了混凝土構(gòu)件的使用年限，可采取外表涂裝的方法進行防腐處理措施。

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　　作者簡介：張有科（1972－），男，甘肅民勤人，供職于新疆鐵道勘察設(shè)計院有限公司，中級職稱。